一种铁路车辆及其称重阀技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种铁路车辆及其称重阀。
背景技术
为保证铁路货车的行车安全，多数铁路货车装有空重车调整装置，以根据车辆重
量来调节制动缸的压力。称重阀作为铁路货车空重车调整装置的一部分，对行车安全起着
至关重要的作用。称重阀通过直接称量货车的重量，输出不同的压力信号，压力信号进入到
空重车调整装置中的调整阀，调整阀根据不同的压力信号，输出不同的制动缸压力。货车重
量越大，称重阀输出的压力信号就越大，进而调整阀输出的制动缸压力就越大，以达到制动
缸压力随车辆重量增加而增大的目的。
目前，现有的车辆称重阀及其工作原理如图1-4所示，其中，图1为现有技术中铁路
货车称重阀的结构示意图；图2为图1中称重簧初始状态的受力示意图；图3为图1中称重簧
充气状态的受力示意图；图4为图1中称重簧保压状态的受力示意图。图1中称重阀的核心部
件为称重簧3＇，该称重簧3＇为由圆形弹簧钢板开槽形成，其中部具有配合孔，该配合孔与传
递销5＇相适配，使得该称重簧3＇的变形通过传递销5＇传递至活塞6＇。
当铁路货车不受车辆载荷Q＇时，称重簧3＇不发生变形，进气阀口A＇与排气阀口B＇
均通过夹芯阀8＇封闭，其中，称重簧3＇的受力如图2所示。
当铁路车辆受到向上的车辆载荷Q＇时，如图1所示，下盖2＇通过支撑环4＇对称重簧
3＇施力，称重簧3＇受力发生变形，如图3所示，配合孔31＇带动传递销5＇、活塞6＇、顶杆7＇及夹
芯阀8＇向上运动，使得进气阀口A＇开启，称重阀处于充风状态。此时，压缩空气通过进气阀
口A＇进入活塞6＇的上部密封腔，该密封腔的压力即为压力信号T＇。
随着压缩空气不断进入密封腔，压力信号T＇不断增大，该压力信号T＇通过活塞6＇
和传递销5＇对称重簧3＇的边缘施加向下的作用力，使得称重簧3＇受力及变形如图4所示。同
时，顶杆7＇、和夹芯阀8＇分别在顶杆弹簧9＇和夹芯阀弹簧10＇的作用下向下运动，直至进气
阀口A＇关闭，此时，称重阀充风结束，处于保压状态，即车辆载荷Q＇与压力信号T＇平衡。
但是，如图2-4所示，上述称重簧3＇通过位于其上下两端的支撑环4＇支撑，其受力
模型相当于外伸梁，因此，当该称重簧3＇外伸端受车辆载荷Q＇和压力信号T＇时，其变形情况
受到两支撑环4＇之间一端受力的影响，导致车辆载荷Q＇和压力信号T＇之间的关系较复杂，
难以精确确定受力与变形之间的关系，导致称重不准确。同时，该外伸梁结构的称重簧3＇受
力时，其挠度较小，导致称重簧3＇的变形灵敏度较低，不利于传递车辆载荷Q＇，且称重范围
较小。
另外，该称重簧3＇由弹簧钢板开槽成型，其受到冲击载荷时，易发生塑性变形，甚
至破坏，因此，该称重阀的使用寿命较低。
鉴于上述称重阀存在的缺陷，亟待提供一种能够确定称重簧变形与受力的关系且
变形灵敏度较高的称重阀。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的第一目的为提供一种铁路车辆的称重阀，该称重
阀的称重簧为蝶簧，能够确定称重簧的变形与受力的关系，从而使得称重阀称重较准确，且
该称重阀称重范围广，针对不同车型不需更换称重阀，同时，由于蝶簧还具有抗冲击能力强
的优点，使其能够适应恶劣的工况，且不易损坏，保证称重阀使用寿命较高。本发明的第二
目的为提供一种包括该称重阀的铁路车辆。
为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种铁路车辆的称重阀，包括阀体及设
于所述阀体内部的阀芯组件和称重簧，所述阀体下端通过下盖封堵，所述下盖与所述阀芯
组件之间连接有顶杆，用于传递所述下盖与所述阀芯组件之间的作用力，其中，所述下盖与
所述阀体围成压缩腔，所述称重簧位于所述压缩腔内，且所述称重簧为蝶簧。
蝶簧为用金属板料或锻压坯料制成的锥形截面垫圈式弹簧，其在承受载荷并轴向
变形时，能够储存一定的使能，且载荷消失时，能够释放储存的部分势能。蝶簧应力分布由
内到外均匀递减，能够实现低行程高补偿力的效果，具有刚度大、缓冲吸振能力强的特点，
同时，还具有以小变形承受大载荷的优点，适用于轴向空间较小的场合。更重要的是，蝶簧
的负载变形特性曲线呈非线性关系，即变形与受力的关系能够确定。
因此，与现有技术中称重簧受力与变形的关系难以确定，导致称重阀称重不准确
相比，本发明中，称重簧为蝶簧时，能够确定称重簧的变形与受力的关系，从而使得称重阀
称重较准确。同时，蝶簧能够承受较大的载荷，使得该称重阀相较于现有技术的称重阀称重
范围广，针对不同车型不需更换称重阀。另一方面，由于蝶簧还具有抗冲击能力强的优点，
使其能够适应恶劣的工况，且不易损坏，保证称重阀使用寿命较高。
可选地，所述压缩腔内设置有若干所述称重簧，且对应的所述称重簧抵接于所述
下盖和所述阀体的内壁。
可选地，相邻所述称重簧相互对合设置。
可选地，所述阀体的上端通过上盖封闭，所述阀芯组件与所述上盖之间设有阀芯
弹簧，以使所述阀芯组件沿轴向运动；
所述上盖与所述阀体可拆卸连接。
可选地，所述上盖与所述阀体螺纹连接。
可选地，所述阀体内部还设有顶杆座，所述顶杆座中部开设有通孔，所述顶杆在所
述通孔内轴向运动，所述顶杆座与所述阀体固定，且所述顶杆座、所述阀体与所述下盖围成
所述压缩腔，所述顶杆座、所述阀体与所述顶杆从下部封闭阀芯腔；
所述顶杆座穿过所述称重簧的内通孔。
可选地，所述阀芯组件包括与所述顶杆连接的阀芯，所述阀芯的底盘抵接于所述
阀体内壁，所述底盘、所述阀体内壁与所述顶杆座围成密封腔，所述密封腔与所述称重阀的
进气阀口连通，以使压缩空气经所述进气阀口进入所述密封腔，所述密封腔内的压力为输
出的压力信号。
可选地，所述阀芯内部还设有夹芯阀，所述夹芯阀与所述阀芯围成进气腔，所述进
气腔连接副风缸，用于将压缩空气通入所述进气腔内；
所述夹芯阀底壁抵接于所述阀芯底壁时，所述进气阀口关闭，所述进气腔与所述
密封腔封闭，所述夹芯阀底壁远离所述阀芯底壁时，所述进气阀口开启，所述进气腔与所述
密封腔导通。
为了实现本发明的第二目的，本发明还提供一种铁路车辆，包括转向架及相互连
通的称重阀、制动缸、调整阀和副风缸，其中，所述称重阀设于所述转向架的转向架弹簧上，
且为以上所述的称重阀。
附图说明
图1为现有技术中铁路货车称重阀的结构示意图；
图2为图1中称重簧初始状态的受力示意图；
图3为图1中称重簧充气状态的受力示意图；
图4为图1中称重簧保压状态的受力示意图；
图5为图1中阀芯组件的结构示意图；
图6为图5中阀芯的结构示意图；
图7为本发明所提供称重阀安装于转向架的局部结构示意图；
图8为本发明所提供称重阀用于铁路车辆称重的原理图；
图9为图7中称重阀的剖视图；
图10为图9中称重阀处于充风状态的结构示意图；
图11为图9中称重阀处于保压状态的结构示意图；
图12为图9中称重簧的结构示意图；
图13为图12的正视图；
图14为图9中阀芯的结构示意图；
图15为图14的剖视图。
图1-6中：
1＇阀体、2＇下盖、3＇称重簧、31＇配合孔、4＇支撑环、5＇传递销、6＇活塞、61＇膜板、62＇
膜板座、7＇顶杆、8＇阀芯组成、81＇夹芯阀、82＇夹芯阀弹簧、83＇阀芯、831＇螺纹、9＇顶杆弹簧；
Q＇车辆载荷、T＇压力信号、A＇进气阀口、B＇排气阀口。
图7-15中：
1称重阀、11阀体、111第一管接头、112第二管接头、113下盖、114上盖、12称重簧、
121内通孔、13阀芯组成、131阀芯、132阀芯弹簧、133夹芯阀、134夹芯阀弹簧、135底盘、14顶
杆、141顶杆座；
2转向架、21转向架弹簧、3调整阀、4制动缸、5副风缸；
Q车辆载荷、T压力信号、A进气阀口、B排气阀口、C密封腔、D进气腔、E压缩腔。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实
施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考附图7-15，其中，图7为本发明所提供称重阀安装于转向架的局部结构示意
图；图8为本发明所提供称重阀用于铁路车辆称重的原理图；图9为图7中称重阀的剖视图；
图10为图9中称重阀处于充风状态的结构示意图；图11为图9中称重阀处于保压状态的结构
示意图；图12为图9中称重簧的结构示意图；图13为图12的正视图；图14为图9中阀芯的结构
示意图；图15为图14的剖视图。
在一种具体实施例中，本发明提供一种铁路车辆的称重阀1，如图9所示，该称重阀
1包括阀体11及设于阀体11内部的阀芯组件13和称重簧12，阀体11下端通过下盖113封堵，
且下盖113与阀芯组件13之间连接有顶杆14，该顶杆14用于传递下盖113与阀芯组件13之间
的作用力。另外，下盖113与阀体11围成压缩腔E，称重簧12位于该压缩腔E内，且该称重簧12
为蝶簧。
蝶簧为用金属板料或锻压坯料制成的锥形截面垫圈式弹簧，其在承受载荷并轴向
变形时，能够储存一定的使能，且载荷消失时，能够释放储存的部分势能。蝶簧应力分布由
内到外均匀递减，能够实现低行程高补偿力的效果，具有刚度大、缓冲吸振能力强的特点，
同时，还具有以小变形承受大载荷的优点，适用于轴向空间较小的场合。更重要的是，蝶簧
的负载变形特性曲线呈非线性关系，即变形与受力的关系能够确定。
因此，与图1所示的称重簧3＇受力与变形的关系难以确定，导致称重阀称重不准确
相比，本实施例中，称重簧12为蝶簧时，能够确定称重簧12的变形与受力的关系，从而使得
称重阀1称重较准确。同时，蝶簧能够承受较大的载荷，使得该称重阀1相较于图1所示的称
重阀称重范围广，针对不同车型不需更换称重阀1。另一方面，由于蝶簧还具有抗冲击能力
强的优点，使其能够适应恶劣的工况，且不易损坏，保证称重阀1使用寿命较高。
进一步地，如图9所示，压缩腔E内设置有若干称重簧12，且称重簧12抵接于下盖
113和阀体11的内壁。
如此设置，使得称重簧12填满压缩腔E，当下盖113受到车辆载荷Q而变形时，该车
辆载荷Q传递至压缩腔E内的称重簧12，压缩称重簧12使其变形，由于称重簧12填满压缩腔
E，因此，下盖113的变形量受到称重簧12的限制，此时，称重簧12起到缓冲车辆载荷Q冲击的
作用。更重要的是，由于该车辆载荷Q传递至称重簧12，而该称重簧12为蝶簧，其变形与受力
的关系能够精确确定。
需要说明的是，本实施例中，称重簧12的个数可根据压缩腔E的大小设置，并应保
证称重簧12沿轴向的两端抵紧压缩腔E内壁，从而保证变形与受力的关系更加精确。
更进一步地，各称重簧12相互对合设置。
如图9所示，蝶簧截面呈锥形，因此，对合设置指的是相邻两蝶簧开口方向相反。本
实施例中，对合设置的蝶簧承受轴向载荷Q时，变形较大，从而使得称重簧12的变形灵敏度
较高，进而使得称重阀1的称重范围更大，针对不同的车型不需更换称重阀1。
当然，各蝶簧的组合方式并不仅限于此，也可采用叠合的方式，叠合指的是各蝶簧
开口方向相同。但是，本实施例中的对合方式使得称重簧12的变形较大，进而使得称重阀1
承重范围更大，因此，优选采用对合的组合方式。
以上各实施例中，如图9所示，阀体11的上端通过上盖114封闭，阀芯组件13与上盖
114之间设有阀芯弹簧132，且该阀芯组件13能够沿轴向运动。另外，上盖114与阀体11可拆
卸连接。
如图5和图6所示的现有技术中，阀芯组成8＇包括阀芯83＇，该阀芯83＇内部设有夹
芯阀81＇和夹芯阀弹簧82＇，阀芯83＇外侧设有螺纹831＇，用于与阀体1＇螺纹连接。
因此，图5和图6中的阀芯组成8＇沿轴向与阀体1＇固定，在称重阀充风或排气过程
中阀芯组成8＇不能移动，因此，需要改变阀芯腔大小进而改变压力信号T＇时，只能通过改变
阀芯组成8＇的螺纹831＇与阀体1＇配合的长度实现，通常情况下，阀芯组成8＇与阀体1＇连接
后，通过上盖封闭，因此，现有的称重阀通过改变阀芯腔大小来改变压力信号T＇难以实现。
而本实施例中，上盖114与阀体11可拆卸连接，与阀芯组件13沿轴向通过阀芯弹簧
132连接，即阀体11与阀芯弹簧132并未固定，在称重阀1充风或排气过程中，阀芯组件13能
够沿轴向运动，从而能够通过改变阀芯腔的大小来改变压力信号T，具有操作方便的优点。
具体地，上盖114与阀体11螺纹连接。当然，二者之间的可拆卸连接方式并不仅限
于此，也可采用本领域常用的销接、铆接等连接方式，但是，本实施例中，当二者采用螺纹连
接时，能够通过改变上盖114与阀体11之间的配合长度来改变阀芯组件13轴向运动的范围，
因此，本实施例中，上盖114与阀体11优选采用螺纹连接方式。
另一方面，如图9所示，阀体11内部还设有顶杆座141，顶杆座141中部开设有用于
顶杆14通过的通孔，且顶杆14能够在该通孔内轴向运动，顶杆座141与阀体11连接，顶杆座
141、阀体11与下盖113围成上述压缩腔E，用于放置称重簧12。同时，该顶杆座141、顶杆14及
阀体11还从下部封闭上述阀芯腔，且顶杆座141穿过称重簧12的内通孔121。
如图1所示的现有技术中，顶杆7＇与活塞6＇之间具有连接于活塞6＇下端的膜板
61＇，该膜板61＇通过膜板座62＇支撑，用于封闭阀芯83＇的阀芯腔。
而本实施例中，通过设置与阀体11连接的顶杆座141，且该顶杆座141与阀体11及
顶杆14封闭阀芯腔，因此，本实施例中的设置方式不需设置膜板即可实现阀芯腔的封闭。通
常情况下，膜板为橡胶结构，难以适应高温和低温等恶劣工况。因此，本实施例中由于省去
了膜板，在保证阀芯腔封闭的前提下，使得该称重阀的使用寿命更长，且使用范围更大。
进一步地，如图9、图14和图15所示，上述阀芯组件13包括与顶杆14连接的阀芯
131，该阀芯131的底盘135抵接于阀体11内壁，且底盘135、阀体11内壁与顶杆座141围成密
封腔C，该密封腔C与称重阀1的进气阀口A连通，当该进气阀口A开启时，压缩空气能够经该
进气阀口A进入密封腔C，且该密封腔C内的压力为上述输出的压力信号T。
如上所述，由于阀芯组件13能够沿轴向运动，即阀芯131能够沿轴向运动，因此，上
述密封腔C的大小随阀芯131的运动而变化，从而使得上述压力信号T可变。
更进一步地，如图9、图14和图15所示，上述阀芯131内部还设有夹芯阀133，该夹芯
阀133与阀芯131围成进气腔D，且该进气腔D连接副风缸5，用于将压缩空气通入进气腔D内。
同时，进气腔D与密封腔C之间通过进气阀口A连通，且该进气阀口A由夹芯阀133底
壁与阀芯131底壁形成，当夹芯阀133底壁抵接于阀芯131底壁时，进气阀口A关闭，进气腔D
与密封腔C封闭，当夹芯阀底壁133远离阀芯131底壁时，进气阀口A开启，进气腔D与密封腔C
导通，进气腔D内的压缩空气经该进气阀口A进入密封腔C。因此，上述进气腔D与密封腔C为
上述阀芯腔。
当该称重阀1不受车辆载荷时，如图9所示，称重簧12不发生变形，进气阀口A与排
气阀口B均关闭，此时，称重阀1处于初始状态。
当该称重阀1受到作用于下盖113的车辆载荷Q时，下盖113具有朝向顶杆14的变
形，从而压缩称重簧12，并带动顶杆14和夹芯阀133向上运动，夹芯阀133远离阀芯131内壁，
进气阀口A开启，进气腔B内的压缩空气进入密封腔C内，且密封腔C内的压力为压力信号T，
如图10所示，此时，称重阀1处于充风状态。
随着压缩空气不断进入密封腔C，上述压力信号T不断增大，当其大于阀芯131的重
力时，推动阀芯131向上运动，压缩阀芯弹簧132，直至阀芯131底壁与夹芯阀133底壁再次贴
合时，上述进气阀口A关闭，如图11所示，此时，该称重阀1充风结束，处于保压状态，且上述
压力信号T对阀芯131的压力与阀芯弹簧132的弹力相平衡。
同时，图11中，车辆载荷Q越大，称重簧12的压缩量越大，使得进气阀口A的开度也
越大，此时，关闭进气阀口A所需要的阀芯弹簧132的压缩量越大，即所需要的压力信号T越
大，如此，不同的车辆载荷Q对应不同的压力信号T。
另外，本发明还提供一种铁路车辆，包括转向架2及相互连通的称重阀1、制动缸4、
调整阀3和副风缸5，如图7和图8所示，其中，称重阀1的第一管接头111用于连接调整阀3，第
二管接头112用于连接副风缸5，且制动缸4与调整阀3连通。
同时，上述称重阀1设于转向架2的转向架弹簧21上，用于直接称量铁路车辆的重
量。具体过程为：称重阀1通过称量铁路车辆的重量并输出压力信号T，且该压力信号T输入
调整阀3，进而使得制动缸4输出相应的制动压力。
另外，上述称重阀1为以上各实施例中所述的称重阀1，由于该称重阀1具有上述技
术效果，包括该称重阀1的铁路车辆也应具有相应的技术效果，此处不再赘述。
以上对本发明所提供的一种铁路车辆及其称重阀均进行了详细介绍。本文中应用
了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解
本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本
发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明
权利要求的保护范围内。